論文の概要: Photon recoil and laser focusing limits to Rydberg gate fidelity
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2011.09639v1
- Date: Thu, 19 Nov 2020 04:05:54 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-23 17:23:51.734457
- Title: Photon recoil and laser focusing limits to Rydberg gate fidelity
- Title（参考訳）: 光子反動とレーザー集光限界-ライドバーグゲート忠実度
- Authors: F. Robicheaux, T. M. Graham, M. Saffman
- Abstract要約: 自由度が運動する中性原子の内部状態の絡み合いから生じるリドベルク門の忠実度を定量化する。
これは、原子が内部状態の重畳状態にあるときに起こるが、これらの状態のうちの1つのみが可視光子または紫外線光子によって操作される。
この状況を記述したシュル「オーディンガー方程式」が提示され、2つのケースが探索される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Limits to Rydberg gate fidelity that arise from the entanglement of internal
states of neutral atoms with the motional degrees of freedom due to the
momentum kick from photon absorption and re-emission is quantified. This occurs
when the atom is in a superposition of internal states but only one of these
states is manipulated by visible or UV photons. The Schr\"odinger equation that
describes this situation is presented and two cases are explored. In the first
case, the entanglement arises because the spatial wave function shifts due to
the separation in time between excitation and stimulated emission. For neutral
atoms in a harmonic trap, the decoherence can be expressed within a sudden
approximation when the duration of the laser pulses are shorter than the
harmonic oscillator period. In this limit, the decoherence is given by simple
analytic formulas that account for the momentum of the photon, the temperature
of the atoms, the harmonic oscillator frequency, and atomic mass. In the second
case, there is a reduction in gate fidelity because the photons causing
absorption and stimulated emission are in focused beam modes. This leads to a
dependence of the optically induced changes in the internal states on the
center of mass atomic position. In the limit where the time between pulses is
short, the decoherence can be expressed as a simple analytic formula involving
the laser waist, temperature of the atoms, the trap frequency and the atomic
mass. These limits on gate fidelity are studied for the standard $\pi-2\pi-\pi$
Rydberg gate and a new protocol based on a single adiabatic pulse with Gaussian
envelope.
- Abstract（参考訳）: 光子吸収と再放出による運動量キックによる運動の自由度と中性原子の内部状態の絡み合いから生じるrydbergゲート忠実性の限界を定量化する。
これは、原子が内部状態の重なり合いにあるときに起こるが、可視光子または紫外線光子によって操作される状態の1つだけである。
この状況を記述したschr\"odinger方程式を提示し、2つのケースを考察する。
第一のケースでは、空間波動関数が励起と刺激放出の間の時間的分離によってシフトするため、絡み合いが生じる。
ハーモニックトラップ中の中性原子に対しては、レーザーパルスの持続時間がハーモニック発振器周期よりも短い場合、デコヒーレンスを突然近似で表すことができる。
この極限において、デコヒーレンスは光子の運動量、原子の温度、調和振動子周波数、原子質量を考慮に入れた単純な解析式によって与えられる。
第2のケースでは、吸収と励起放出を引き起こす光子が集束ビームモードにあるため、ゲートの忠実度が低下する。
これにより、質量原子位置の中心にある内部状態の光学的に誘起される変化が依存する。
パルス間の時間が短い極限では、デコヒーレンスをレーザーウエスト、原子の温度、トラップ周波数、原子質量を含む単純な解析式として表すことができる。
これらのゲート忠実性の限界は、標準の$\pi-2\pi-\pi$ rydbergゲートと、ガウス包絡を持つ単一の断熱パルスに基づく新しいプロトコルについて研究されている。
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